يشغل سعادة الشيخ الدكتور عبدالله آل ثاني منصب رئيس جامعة المدينة التعليمية ومنصب نائب رئيس مؤسسة قطر للتربية والعلوم وتنمية المجتمع لشؤون التعليم .
تضم جامعة المدينة التعليمية مختلف مؤسسات التعليم العالي الرامية جميعها إلى إرساء مركز للتميز في مجالات التعليم والبحوث في دولة قطر. كما أنها تعدّ أبرز المشاريع التي قامت بتأسيسها مؤسسة قطر في العام 1995 بهدف تسريع عجلة التنمية البشرية في قطر والشرق الأوسط.
ومن منطلق منصبه كنائب للرئيس لشؤون التعليم منذ العام 2005، وضع الدكتور عبدالله آل ثاني خطة تعليمية تشمل كافة المؤسسات التعليمية في مؤسسة قطر وتتضمن توفير تجربة طلابية فريدة مستندة إلى فلسفة التطوير الشامل ضمن بيئة عربية وإسلامية. كما أنه عضو في مجلس إدارة جامعة قطر والمجلس الأعلى للتعليم.
ويتولى الدكتور عبدالله آل ثاني قيادة مشروع بناء المكتبة المركزية في مؤسسة قطر التي سوف تشكل المصدر الرئيسي للمعلومات للمدينة التعليمية وللمكتبة الوطنية لدولة قطر. كما أنه أحد أعضاء المجلس التنفيذي للمكتبة الرقمية العالمية المتخذة من مكتبة الكونغرس في واشنطن العاصمة الأمريكية مقراً لها.
ويترأس سعادته مؤتمر القمة العالمي للابتكار في التعليم الذي نظمته مؤسسة قطر عام 2009 لكي يصبح المنتدى الأول لتطوير وتطبيق الممارسات الخلاقة في مجال التعليم.
ويشارك أيضا في عضوية مجلس إدارة معهد اليونسكو للتعلم مدى الحياة في هامبورغ وفي عضوية مجلس إدارة مركز الطفل السعيد الفلسطيني في رام الله. ويترأس كذلك برنامج "نجوم العلوم" (وهو سلسلة حلقات من برنامج تلفزيون الواقع تعرض لأول مرة في العالم العربي) الذي يسعى إلى تحفيز الابتكار العلمي لدى الشباب ويبث في كل دول العالم العربي. وينتمي أيضاً إلى عضوية مجلس إدارة شركة "ناقلات" وهي شركة النقل البحري القطرية التي تملك أكبر أسطول في العالم لشحن الغاز الطبيعي المسال.
يعدّ الدكتور عبدالله آل ثاني من منظمي الندوة الوزارية المعنية بجودة التعليم في العالم العربي والمنعقدة خلال شهر سبتمبر من العام 2010 وتشارك فيها المنظمة العربية للتربية والثقافة والعلوم ومؤسسة قطر والبنك الدولي من أجل دراسة مستوى التعليم في العالم العربي.
كما شارك سعادته خلال شهر أكتوبر2010 في رئاسة جلسة خاصة تتناول مستقبل التعليم في قمة المنتدى الاقتصادي العالمي حول منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا والتي عقدت في مدينة مراكش بالمملكة المغربية